Фамилия Ольховий звучит как прилагательное, и это её главная особенность. Она образована не по самой распространённой в России модели с суффиксами -ов/-ев или -ин, а по типично украинской модели — от прилагательного с окончанием -ий. Это сразу указывает на украинское происхождение: в России фамилия звучала бы как Ольхов или Ольховин.

В основе фамилии лежит слово «ольха» — дерево, широко распространённое в сырых низинах и вдоль рек. Прилагательное «ольховий» буквально означает «ольховый»: относящийся к ольхе, сделанный из ольхи или растущий среди ольхи. Чаще всего такие прозвища давали человеку по месту жительства — возле ольховой рощи или у Ольхового озера. Второй, менее вероятный вариант — прозвище по роду занятий: например, мастера, работавшего с мягкой и влагостойкой древесиной ольхи (из неё делали срубы колодцев, лодки, резные изделия).

Модель образования фамилии (чистое прилагательное без патронимического суффикса) характерна для центральной и восточной Украины, а также для Правобережья. В документах XVIII–XIX веков так могли записать крестьянина или казака, не добавляя к прозвищу отчества: «Петро Ольховий» — то есть Петро, живущий у ольшаника. Со временем это прозвище закрепилось за потомками как фамилия.

В русском языке фамилия Ольховий часто склоняется по правилам прилагательных: Ольхового, Ольховому. Однако в украинской традиции она могла оставаться неизменной в мужском роде. Встречаются и ошибочные написания через «а» (Альховий) или с двойным «в» (Ольховвий), но исторически верная форма — через «о» и с одним «в».

Спорных версий у этой фамилии немного. Иногда её путают с польской фамилией Olchowy, но в польском языке ударение падало бы на второй слог, а в украинском — на первый. Также не стоит связывать её с древнерусским именем Ольха — такого имени в антропонимике не зафиксировано, дерево в прозвищах всегда означало место или материал.